两级斜齿圆柱齿轮减速器结构设计和三维实体设计

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1、 山东交通学院 2010届毕业生毕业设计 任 务 书 题目：两级斜齿圆柱齿轮减速器结构设计和三维实体设计 专 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 机械063 学 号： 060611328 姓 名： 王飞 指导教师： 张秀芳 完成日期：2010 年 月 日 设计任务书 设计任务与内容（论文要阐述的主要问题） 1. 了解软件的使用环境 2. 研究该齿

2、轮减速器的目的、意义 3. 熟悉减速器的工作原理、分类及组成 4. 完成减速器结构设计及传动尺寸设计计算 5. 掌握实体设计的工作流程 6. 根据已知数据进行两级斜齿圆柱齿轮减速器的设计计算： 工作年限 工作班制 工作环境 载荷性质 生产批量 10 2 多灰尘 稍有波动 小批 滚筒圆周力 F/N 带速 滚筒直径 D/mm 滚筒长度 L/mm 12000 0.28 450 850 7.利用软件对减速器结构进行实体设计 8.总结 设计（论文）完成后要提交的材料 1. 毕业设计说明书一份（文字不少于15000字）。 2. 英文

3、资料及译文各一份，其中汉字不少于3000字。 3. 减速器装配图一张、零件图三张（其中一张为手工绘图）。 4. 三维实体设计图一张。 5. 光盘一张（含全部设计资料）。 专业负责人签章：　 　　　　　　　　　　　　 年　 月　 　日 发题时间： 年 月 日 预计完成时间： 年 月 日 毕业设计开题报告书 题目：两级斜齿圆柱齿轮减速器结构设计和三维实体设计 专

4、 业：机械设计制造及其自动化 班 级： 机械063 学 号： 060611328 姓 名： 王飞 指导教师： 张秀芳 年 月 日 开 题 报 告 书 第一页 研究的目的、意义及国内外发展概况 国外的减速器，以德国、丹麦和日本

5、处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。 国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。 论文提纲或设计总体方案 一、毕业设计相关软件Solidworks简介 二、研究该齿轮减速器的

6、目的、意义 三、熟悉减速器的工作原理、分类及组成 四、减速器结构设计及传动尺寸设计计算 1 电动机选择 2 主要参数计算 3 V带传动的设计计算 4 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 5 轴的设计计算及校核 6.箱体结构的设计 7. 润滑密封设计 开 题 报 告 书 第二页 论文的应用价值或设计项目的市场预测 1.市场需求前景：平动齿轮减速器由于体积小，

7、重量轻，传动效率高，将会节省可观的原料和能源。因此，本减速器是一种节能型的机械传动装置，也是减速器的换代产品。本减速器可广泛应用于机械，冶金、矿山、建筑、航空、军事等领域。特别在需要较大减速比和较大功率的各种传动中有巨大的市场和应用价值。 2.社会经济效益?现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多，对于大传动比的减速器，该问题更为突出。而本新型减速器具有独特的优点。由于减速装置在各部门中使用广泛，因此，人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本等等方面，有所改进的话，都将会促进资源（包括人力、材料和动力）的节省。 可以

8、预见，本新型减速器在国内外市场中的潜力是很大的，特别是我国超大型减速器（如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而本减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以填补国内市场的空白，并将具有较大的经济效益和社会效益。 进度计划 第一周 搜集、阅读参考资料、熟悉软件 第二周 提交开题报告 第三、四周 进行主要零部件设计计算 第五至八周 绘制总装图及零件图、做三维实体 第八至十周 编写设计说明书、对设计内容进行修改完善、准备答辩 第十一周 答辩 主要参考文献 〔1〕濮良贵,纪明刚. 机械设计. 7版. 北京:

9、高等教育出版社, 2001 〔2〕刘会英，杨志强。 机械基础综合课程设计 学生提交报告日期： 年 月 日 指导教师签字： 年 月 日 说明 学生在接到设计任务书后规定时间内，应在调研的基础上，填写该课题报告书并经指导教师审查通过后，方可进行下一阶段的工作。 一、毕业设计相关软件Solidworks简介 Solidworks公司是专业从事三维机械设计、工程分析和产品数据管理软件开发和营销的跨国公司，其软件产品

10、Solidworks提供一系列的三维（3D）设计产品，帮助设计师减少设计时间，增加精确性，提高设计的创新性，并将产品更快推向市场。 Solidworks软件组成： 2D到3D转换工具 将2D工程图拖到SolidWorks工程图中的功能；支持包括外部参考的可重复使用2D几何；视图折叠工具，可以从DWG资料产生3D模型。 内置零件分析 测试零件设计，分析设计的完整性。 机器设计工具 具有整套熔接结构设计和文件工具，以及完全关联的钣金功能。 模具设计工具 测试塑料射出制模零件的可制造性。 消费产品设计工具 保持设计中曲率的连续性，以及产品薄壁的内凹零件，可加速消费性产

11、品的设计。 对现成零组件的线上存取 让3D CAD系统使用者透过市场上领先的线上目录使用现在的零组件。 模型组态管理 在一个文件中产生零件或零组件模型的多个设计变化，简化设计的重复使用。 零件模型建构 利用伸长、旋转、薄件特征、进阶薄壳、特征复制排列和钻孔来产生设计。 曲面设计 使用有导引曲线的叠层拉伸和扫出产生复杂曲面、填空钻孔，拖曳控制点以进行简单的相切控制。直观地修剪、延伸、图化、缝织曲面、缩放和复制排列曲面。 二、研究该齿轮减速器的目的、意义 齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大，或

12、者传动比大而机械效率过低的问题。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。因此，除了不断改进材料品质、提高工艺水平外，还在传动原理和传动结构上深入探讨和创新，平动齿轮传动原理的出现就是一例。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。目前，超小型的减速器的研究成果尚不明显。在医疗、生物工程、机器人等领域中，微型发动机已基本研制成功，美国和荷兰近期研制的分子发动机的尺寸在纳米级范围，如能辅以纳米级的减速器，则应用前景远大。 1.国外减速器现状 国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工

13、艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。最近报导，日本住友重工研制的FA型高精度减速器，美国Alan-Newton公司研制的X-Y式减速器，在传动原理和结构上与本项目类似或相近，都为目前先进的齿轮减速器。 2.国内减速器现状 国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。 国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的

14、少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功

15、的"内平动齿轮减速器"不仅具有三环减速器的优点外，还有着大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动减速器开展了一些工作。 平动齿轮减速器工作原理简介,平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实

16、体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构，其内齿轮作平动运动，驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积较大的问题。内平动齿轮减速，其外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，大大减少了机构整体尺寸。由于内平动齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线，故由广泛的应用前景。 平动齿轮减速器项目的技术特点与关键技术1.本项目的技术特点,本新型的

17、"内平动齿轮减速器"与国内外已有的齿轮减速器相比较，有如下特点：（1）传动比范围大，自I=10起，最大可达几千。若制作成大传动比的减速器，则更显示出本减速器的优点。（2）传递功率范围大：并可与电动机联成一体制造。（3）结构简单、体积小、重量轻。比现有的齿轮减速器减少1/3左右。（4）机械效率高。啮合效率大于95%，整机效率在85%以上，且减速器的效率将不随传动比的增大而降低，这是别的许多减速器所不及的。 （5）本减速器的输入轴和输出轴是在同一轴线上。 市场需求 分析 1.市场需求前景：平动齿轮减速器由于体积小，重量轻，传动效率高，将会节省可观的原料和能源。因此，本减速器是一种节能型的机

18、械传动装置，也是减速器的换代产品。本减速器可广泛应用于机械，冶金、矿山、建筑、航空、军事等领域。特别在需要较大减速比和较大功率的各种传动中有巨大的市场和应用价值。 2.社会经济效益?现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多，对于大传动比的减速器，该问题更为突出。而本新型减速器具有独特的优点。由于减速装置在各部门中使用广泛，因此，人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本等等方面，有所改进的话，都将会促进资源（包括人力、材料和动力）的节省。 可以预见，本新型减速器在国内外市场中的潜力是很大的，特别是我国超大型减速器（如水

19、泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而本减速器的一个巨大优势就是可以做超大型的减速器，完全可以填补国内市场的空白，并将具有较大的经济效益和社会效益。 三、熟悉减速器的工作原理、分类及组成 原理：明阐述就是降低转速，增大扭矩，减小惯量齿轮减速机是利用各级齿轮传动来达到降速的目的.减速器就是由各级齿轮副组成的.比如用小齿轮带动大齿轮就能达到一定的减速的目的,再采用多级这样的结构,就可以大大降低转速了. 齿轮减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有

20、几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 齿轮减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。 降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 分类：照传动类型可分为齿轮减速机、蜗杆减速机和行星齿轮减速机；按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥－圆柱齿轮减速机；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速机。以下是常用的减速机分类：1、摆线减速机

21、2、硬齿面圆柱齿轮减速器 3、行星齿轮减速机 4、软齿面减速机 5、三环减速机6、起重机减速机7、蜗杆减速机8、轴装式硬齿面减速机9、无级变速机 组成：速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。其基本结构有三大部分：1）齿轮、轴及轴承组合；2）箱体；3）减速器附件。 四、减速器结构设计及传动尺寸设计计算 一、运动简图 图1 1—电动机 2—V带 3—齿轮减速器 4—联轴器 5—滚筒 6—输送带 二、工作条件 该装置单向传送,载荷稍有波动，多灰尘，小

22、批量，两班制工作,使用期限10年(每年按300天计算)。 三、原始数据 滚筒直径D（mm）：450 运输带速度V（m/s）：0.28 滚筒周围力F（N）：12000 滚筒长度L(mm)：800 四、设计说明书内容 1 电动机选择 2 主要参数计算 3 V带传动的设计计算 4 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 5 轴的设计计算及校核 6.箱体结构的设计 7. 润滑密封设计 8 参考文献 1 电动机选择 (1)选择电动机类型 按工作要求和条件，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V. (2)选用电动机容量 nw =（60

23、1000）v/πD=11.89r/min Pw=FV/1000=3.36kw V带传动效率η1=0.96滚动轴承效率η2=0.99 ， 闭式齿轮传动效率η3=0.97 ， 联轴器效率η4=0.99 ， 传功滚筒效率η5=0.96, 其中总效率为 Pd=Pw/η=4.034kw选用电动机额定功率为4kw 通常，V带传动的传动比范围为2到4，二级圆柱齿轮减速器为8到40，则总传动比的范围为16到160，故电动机转速可选范围为： n1d=(16~160)11.89=190~1900r/min. 符合这一范围的同步转速有750 r/min、 1000 r/min、 1500

24、r/min现以这三种对比查表可得Y132M-6符合要求,故选用它。 Y132M-6 (同步转速1000r/min)的相关参数 表1 额定功率 满载转速 电动机质量 价格 传动比 4.0kw 960r/min 75kg 1443 元 i 2. 主要参数的计算 (1)确定总传动比和分配各级传动比 传动装置的总传动比ia=nm/nw=960/11.89=80.74 取V带传动单级传动比i01=2.8，减速器的总传动比i为：i=ia/i01=28.836 i12=(1.4i)1/2=6.354

25、 i23=i/i12=4.538 初分传动比为 i1=2.8，i2=6.354 ，iv带=4.538 (2)计算传动装置的运动和动力参数 本装置从电动机到工作机有三轴，依次为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ轴，则 1、各轴转速 n1=nm/iw=343 r/min n2=n1/i1=54 r/min n3=n2/i2= 11.9 r/min 2、各轴功率 P1=Pdη01=Pdηv带= 4.0 0.96=3.84kw P2=P1η12=P1η轴承η齿轮=3.84 0.990.97=3.69 kw P3=P2η23=P2η轴承η齿轮= 3.69 0.990.97=3.

26、54kw 3、各轴转矩 Td=9550Pd/nd=40.1N.m T1=Tdi带η01=107.79 N.m T2=T1i1η12=657.7 N.m T3=T2i2η23=2866.15 N.m 表2 项目 电机轴 高速轴Ⅰ 中间轴Ⅱ 低速轴Ⅲ 转速 960 343 54 11.9 功率 4.0 3.84 3.69 3.54 转矩 40.01 107.79 657.7 2866.15 传动比 2.8 6.354 4.538 效率

27、 0.96 0.96 0.922 3. V带传动的设计计算 (1)确定计算功率 查表可得工作情况系数 故Pca=kAP= 1.24.0=4.8 kw (2)选择V带的带型 根据，由图可得选用A型带。 (3)确定带轮的基准直径并验算带速 1、初选小带轮的基准直径。 查表8-6和8-8可得选取小带轮的基准直径dd1= 125 mm 2、验算带速 按计算式验算带的速度 v=πdd1n/601000= 6.28s 因为，故此带速合适。 3、计算大带轮的基准直径 按式(8-15a)计算大带轮的基准直径dd2=iv带dd1=2.8125

28、=350mm根据教材表8-8，圆整得dd2= 355mm。 (4)确定V带的中心距和基准直径 （1）按计算式初定中心距 （2）按计算式计算所需的基准长度 =1644mm 查表可选带的基准长度Ld=1600mm （3）按计算式计算实际中心距 a≈a0+(Ld−Ld0)= 452mm (5)验算小带轮上的包角 (6)计算带的根数 由查表可得 根据和A型带，查表可得、、。 故取V带根数为4根 4 减速器斜齿圆柱齿轮传动的设计计算 (1)高速级齿轮 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）运输

29、装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 （3）材料选择：查表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 （4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数，取 （5）选取螺旋角，初选螺旋角 2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即 （1）确定公式内的各计算数值 ①因为原动机为电机所以试选，由图10-26，则有 ②小齿轮传递转矩 ③查图10-30可选取区域系数 查表10-7可选取齿宽系数 ④查表10-6可得材料的弹性影响系数。 ⑤查图10-21d得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳

30、强度极限。 ⑥按计算式计算应力循环次数 ⑦查图可选取接触疲劳寿命系数，。 ⑧计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数，按计算式(10-12)得 （2）计算相关数值 ①试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 ②计算圆周速度 ③计算齿宽及模数 ④计算总相重合度 ⑤计算载荷系数 查表可得使用系数，根据，7级精度，查表10-8可得动载系数，由表10-4查得的值与直齿轮的相同，为1.419 ， 故载荷系数 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 ⑦计算模数 3、按齿根弯曲强度设计，按计算式(10-

31、17)试算即 （1）确定公式内的各计算数值 ①、计算载荷系数 ②根据纵向重合度，查图10-28可得螺旋角影响系数。 ③查图可选取区域系数，，则有 ④查表取应力校正系数，。 ⑤查表取齿形系数，。(线性插值法) ⑥查图10-20C可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 ⑦查图可取弯曲疲劳寿命系数，。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力 ，取弯曲疲劳安全系数，按计算式(10-22)计算得 ⑨计算大、小齿轮的并加以计算 大齿轮的数值较大。 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已

32、可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有 取，则 4、几何尺寸计算 （1）计算中心距 将中心距圆整为。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、、等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度 圆整后取，。 5、 三维建模 低速轴大齿轮 （1）从toolbox调用齿轮如下图 （2） 填入相关数据如下图 （3） 生成齿轮如下图 （4） 再把齿轮作进一步修改以下面早图为轮廓以齿轮轴线为轴，做旋转切除。 （5）

33、在做倒角和圆角 （6） 以PlaneMid为对称面做旋转切除、圆角、倒角的镜像 （7） 作如下草图进行拉伸切除 （8） 在做此特征的圆周阵列，如下图 （9） 作如下草图，在做拉伸切除 绘制其他齿轮都很类似，在此不在叙述 (2)低速级齿轮 1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 （2）运输装置为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度。 （3）材料选择，在同一减速器各级小齿轮(或大齿轮)的材料，没有特殊情况，应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求，故查表可选择小齿轮材料为40(调质)，硬度为52HR

34、C；大齿轮材料为45钢(调质)，硬度为45HRC. （4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数 （5）选取螺旋角，初选螺旋角 2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即 （1）确定公式内的各计算数值 ①试选 ②小齿轮传递转矩 ③查表10-7可选取齿宽系数, 查图10-26可选取区域系数，，则有 ④查表可得材料的弹性影响系数。 ⑤查图得按齿面硬度选取小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 ⑥按计算式计算应力循环次数 ⑦查图可选取接触疲劳寿命系数，。 ⑧计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,于是得 （2）计算相关数值 ①试算小齿轮分度

35、圆直径，由计算公式得 ②计算圆周速度 ③计算齿宽及模数 ④计算总相重合度 ⑤计算载荷系数 查表可得使用系数，根据，7级精度，查表可得动载系数，，， 故载荷系数 ⑥按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得 ⑦计算模数 3、按齿根弯曲强度设计，按计算式试算即 （1）确定公式内的各计算数值 ①计算载荷系数 ②根据纵向重合度，查图可得螺旋角影响系数。 ③计算当量齿数 ④查表可取齿形系数，。 ⑤查表可取应力校正系数，。(线性插值法) ⑥查图可得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限。 ⑦查图可取弯曲疲

36、劳寿命系数，。 ⑧计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，按计算式计算 ⑨计算大、小齿轮的并加以计算 大齿轮的数值较大。 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故取，已可满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有 取，则 4、几何尺寸计算 （1）计算中心距 将中心距圆整为。 （2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、、等不必修正。 （3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度

37、 圆整后取，。 5 轴的设计计算 因为减速器的各轴设计基本类似，所以以低速轴为例进行设计及校核！ 低速轴的设计 1、求作用在齿轮上的力 因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、、都是作用力与反作用力的关系，则 2、选取材料 可选轴的材料为45钢，调质处理。 3、计算轴的最小直径，查表可取 轴的最小直径显然是安装联轴器，下面进行联轴器的选择： 1、）联轴器类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器。 2、）载荷计算 公称转矩T=9.55106P/n=2841N.M 由表14-1 查得KA=1.3，故由式（14-1）得计算转

38、矩为 Tca=KAT=3693.3 N.M 3、）型号选择 从GB 4323-84 中查得TL11型弹性套柱销联轴器的许用转矩为4000N.M 符合 要求，轴径为80 mm。 4、轴径和轴段： （1）、为了满足半联轴器安装的轴向定位要求，最外段的长为172mm，它的临段径向要有轴肩定位。 （2） 、初选圆锥滚子轴承30220，其尺寸为dDTBC=100180373429 （3） 、取齿轮1、3距箱体内壁距离为12.5mm，中速轴中间的轴肩厚度为15mm，及齿轮2、3厚度可得箱体内宽为210mm （4） 、轴肩定位高度h=（0.07~0.

39、1）d （5）、非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格要求，一般取为1~2。 （6）、挡油环，轴套的部分尺寸参考轴肩定位。 （7）、联轴器内端距端盖螺帽外端为20mm螺钉M18 的k=11.5 ，垫片厚度均为2mm。 （8）、轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用普通平键型连接。轴与齿轮连接采用平键，L=80，齿轮轮毂与轴的配合为。同样半联轴器与轴连接，采用键。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合保证的，此外选轴的直径尺寸公差为。 5、轴上齿轮所受切向力，径向力，轴向力 ，。 6、求两轴承所受的径向载荷和 将

40、轴系部件受到的空间力系分解到铅垂面和水平面上两个平面力系 图一 图二 图三 9、求两轴承的计算轴向力和 对于型轴承，轴承的派生轴向力 故 10、求轴承的当量动载荷和 查表可得径向载荷系数和轴向载荷系数分别为： 对于轴承1 ， 对于轴承2 ， 因轴承运转载荷平稳，按表13-6，，取 则。 。 11、求该轴承应具有的额定载荷值 因为则有 预期寿命 故合格 12、弯矩图的计算 水平面： ,. AB段：弯矩为0 BC段： CD段： 铅垂面：,

41、. AB段弯矩为0 BC段: CD段： 做弯矩图如下 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。现将计算出的截面处的、及的值列于下表 表5 载荷 水平面 垂直面 支持力 弯矩 总弯矩 扭矩 13、按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面)的强度。根据计算式及上表的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表

42、可得，因此，故安全。 7、确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径为2。 6.箱体结构的设计 减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量， 大端盖分机体采用配合. 1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为27mm 为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3. 机体结构有良好的工艺性.

43、 铸件壁厚为12，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便. 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部

44、位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出. D 通气孔： 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. E 盖螺钉： 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹. F 位销： 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度. G 吊钩： 在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体. 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 12

45、箱盖壁厚 10 箱盖凸缘厚度 18 箱座凸缘厚度 18 箱座底凸缘厚度 30 地脚螺钉直径 M22 地脚螺钉数目 查手册 4 轴承旁联接螺栓直径 M18 机盖与机座联接螺栓直径 =（0.5~0.6） M14 轴承端盖螺钉直径 =（0.4~0.5） 10 视孔盖螺钉直径 =（0.3~0.4） 8 定位销直径 =（0.7~0.8） 10 ，，至外机壁距离 查机械课程设计指导书表4 34 26 22 ，至凸缘边缘距离 查机械课程设计指导书表4 28 20

46、 外机壁至轴承座端面距离 =++（8~12） 55 大齿轮顶圆与内机壁距离 >1.2 15 齿轮端面与内机壁距离 > 15 机盖，机座肋厚 m1=9 m= 9 轴承端盖外径 +（5~5.5） 112（1轴）130（2轴） 230（3轴） 轴承旁联结螺栓距离 12 7. 润滑密封设计 对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度. 油的深度为H+ 其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接 凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。 8、 减速器装配体及部分零件图片 9、参考文献 〔1〕濮良贵,纪明刚. 机械设计. 7版. 北京:高等教育出版社, 2001 〔2〕刘会英，杨志强。 机械基础综合课程设计 54